Vergelijking van twee bemonsteringsstrategieën bij toepassing van de gecombineerde indicator voor de fosfaattoestand van de bodem

De missie van Wageningen University & Research is ‘To explore the potential of nature to improve the quality of life’. Binnen Wageningen University & Research bundelen Wageningen University en gespecialiseerde onderzoeksinstituten van Stichting Wageningen Research hun krachten om bij te dragen aan de oplossing van belangrijke vragen in het domein van gezonde voeding en leefomgeving. Met ongeveer 30 vestigingen, 6.500 medewerkers (5.000 fte) en 12.500 studenten behoort Wageningen University & Research wereldwijd tot de aansprekende kennis instellingen binnen haar domein. De integrale benadering van de vraagstukken en de samenwerking tussen verschillende disciplines vormen het hart van de unieke Wageningen aanpak.. Wageningen Environmental Research Postbus 47 6700 AB Wageningen T 317 48 07 00 www.wur.nl/environmental-research. Rapport 3080 ISSN 1566-7197. Vergelijking van twee bemonsteringsstrategieën bij toepassing van de gecombineerde indicator voor de fosfaattoestand van de bodem. Phillip Ehlert, Dennis Walvoort, Petra van Vliet & Oene Oenema. Vergelijking van twee bemonsteringsstrategieën bij toepassing van de gecombineerde indicator voor de fosfaattoestand van de bodem. Phillip Ehlert1, Dennis Walvoort1, Petra van Vliet² & Oene Oenema1. 1 Wageningen Environmental Research. 2 Eurofins Agro B.V.. Dit onderzoek is uitgevoerd door Wageningen Environmental Research gesubsidieerd door het ministerie van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit, in het kader van het Beleidsondersteunend onderzoekthema ‘Mest, milieu en klimaat’ (projectnummer BO-43-012.02-035).. Wageningen Environmental Research Wageningen, mei 2021. Gereviewd door: Dr. D.J. Brus Researcher/Lecturer Biometris, Wageningen University and Research. Akkoord voor publicatie: Dr. ir. G.J. Reinds Teammanager Sustainable Soil Management. Rapport 3080. ISSN 1566-7197. . Ehlert, P.A.I., D.J.J. Walvoort, P.C.J. van Vliet en O. Oenema, 2021. Vergelijking van twee bemonsterings-strategieën bij toepassing van de gecombineerde indicator voor de fosfaattoestand van de bodem. Wageningen, Wageningen Environmental Research, Rapport 3080. 70 blz.; 16 fig.; 6 tab.; 11 ref.. De hoogte van de fosfaatgebruiksnorm van de Meststoffenwet is afhankelijk van de fosfaattoestand van de bodem. De fosfaattoestand op bouwland werd tot 2021 bepaald met het Pw-getal, op grasland met het P-AL-getal. In het kader van het zesde actieprogramma is nagegaan of een karakterisering van de fosfaattoestand van de bodem met de gecombineerde fosfaatindicator op basis van het P-CaCl2- en het P-AL-getal gebruikt kan worden als uitgangspunt voor de bepaling van de fosfaattoestand van de bodem. De gecombineerde indicator is per 1 januari 2021 ingevoerd.. Voor de bemonstering van de bodem ten behoeve van het aanwijzen van fosfaatarme en fosfaat- fixerende landbouwpercelen is een gestratificeerde aselecte steekproef wettelijk voorgeschreven. Bij de bemonstering voor bepaling van de fosfaatklassen laag, neutraal en hoog kan het uitvoerend laboratorium het eigen, onder de accreditatie vallende, protocol toepassen. Dit bemonsteringsprotocol kan gebaseerd zijn op een in-huis-methode, zijnde de W-methode, de Z-methode (zigzag-methode) of kruislingse bemonstering.. Een verandering van de beoordeling van de fosfaattoestand van één parameter naar twee parameters heeft mogelijk invloed op het bemonsteringsprotocol voor de gestratificeerde aselecte steekproef. Contrasterende waarden voor de intensiteit en capaciteit kunnen gepaard gaan met een toename van de ruimtelijke variatie door combinatie van de twee parameters die de fosfaattoestand van de bodem karakteriseren. Een dergelijke toename heeft consequenties voor het aantal steken dat, afhankelijk van het areaal van het landbouwperceel, genomen moet worden. Er ontbrak echter informatie over de grootte van de bemonsteringsfout verbonden aan combinaties van P-CaCl2- en het P-AL-getal. Hoe het aantal steken wijzigt bij overgang naar een twee-parametersysteem, was dus niet aan te geven. Dit rapport gaat in op de vraag of de bemonsteringsstrategie aanpassing behoeft voor verschillende combinaties van het P-CaCl2- en het P-AL-getal. Het onderzoek dient tevens beantwoording van de vraag of de bemonsteringsstrategie geharmoniseerd kan worden tot één systematiek die afdoende geborgd is en verifieerbaar is.. The phosphate application limits for grassland and arable land are outlined in the Fertilizers Act. These limits depend on the phosphate status of the soil. The phosphate status on arable land is currently determined by a water extraction (Pw value), on grassland by an extraction with ammonium-lactate- acetic acid (P-Al value). The sixth action program of the EU Nitrates Directive has indicated that the Ministry of Agriculture will change the methods for the characterisation of the phosphate status of the soil; a combined indicator based on the extraction with 0.01 M CaCl2 and P-Al value will be used to assess the phosphate status of the soil for both grassland and arable land. This change came into effect on January 1st, 2021.. Currently, a stratified soil sampling design is required for the designation of low-phosphate and phosphate-fixing agricultural soils. For soils with higher phosphate status, accredited soil test laboratory may choose their own protocols which can be based on the W method, Z method (zigzag method) or cross sampling method. A change in the assessment of the phosphate soil status from one parameter (Pw value or P-Al value) to two parameters (P-CaCl2 value and P-Al value) may affect the accuracy of the soil phosphate status and hence the sampling protocol. Contrasting values for the intensity and capacity may be accompanied by an increase in the spatial variability of the phosphate status of the soil. Such an increase has consequences for the number of soil cores that have be taken depending on the area of the agricultural field. However, information about the size of the sampling error associated with combinations of the P-CaCl2 and P-Al number was missing. It was therefore not possible to propose the required soil sampling protocol for the combined indicator. This report addresses the question if the sampling strategy requires adjustment for different combinations of P-CaCl2- and P-Al values. The study also answers the question if the sampling strategy can be harmonized into one system that is adequately safeguarded and verifiable.. Trefwoorden: gestratificeerde aselecte steekproef, in-huis-methode, W-methode, gecombineerde fosfaatindicator, grondonderzoek, fosfaat, fosfaatgebruiksnorm, fosfaatklasse, bemonsteringsstrategie. Dit rapport is gratis te downloaden van https://doi.org/10.18174/546878 of op www.wur.nl/environmental-research (ga naar ‘Wageningen Environmental Research’ in de grijze balk onderaan). Wageningen Environmental Research verstrekt geen gedrukte exemplaren van rapporten. . 2021 Wageningen Environmental Research (instituut binnen de rechtspersoon Stichting Wageningen Research), Postbus 47, 6700 AA Wageningen, T 0317 48 07 00, www.wur.nl/environmental-research. Wageningen Environmental Research is onderdeel van Wageningen University & Research.. • Overname, verveelvoudiging of openbaarmaking van deze uitgave is toegestaan mits met duidelijke. bronvermelding. • Overname, verveelvoudiging of openbaarmaking is niet toegestaan voor commerciële doeleinden. en/of geldelijk gewin. • Overname, verveelvoudiging of openbaarmaking is niet toegestaan voor die gedeelten van deze. uitgave waarvan duidelijk is dat de auteursrechten liggen bij derden en/of zijn voorbehouden.. Wageningen Environmental Research aanvaardt geen aansprakelijkheid voor eventuele schade voortvloeiend uit het gebruik van de resultaten van dit onderzoek of de toepassing van de adviezen.. . Wageningen Environmental Research werkt sinds 2003 met een ISO 9001 gecertificeerd kwaliteitsmanagementsysteem. In 2006 heeft Wageningen Environmental Research een milieuzorgsysteem geïmplementeerd, gecertificeerd volgens de norm ISO 14001. Wageningen Environmental Research geeft via ISO 26000 invulling aan haar maatschappelijke verantwoordelijkheid.. Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | ISSN 1566-7197. Foto omslag: © Paul Gerritsen. . https://doi.org/10.18174/546878 http://www.wur.nl/environmental-research http://www.wur.nl/environmental-research. Inhoud. 1 Inleiding 18. 2 Materiaal en methoden 20 2.1 Ontwerp 20 2.2 Selectie van landbouwpercelen met contrasterende fosfaattoestanden 21 2.3 Bemonsteringen van de bodem 22. 2.3.1 Bemonstering gebaseerd op de gestratificeerde aselecte steekproef 22 2.3.2 Bemonstering gebaseerd op de W-methode 22. 2.4 Analyses 23 2.5 Databewerking 23. 3 Gestratificeerde aselecte steekproef gebaseerd op de gecombineerde indicator 24. 4 Herhaalbaarheid, reproduceerbaarheid en nauwkeurigheid van gestratificeerde aselecte steekproef en W-methode 28 4.1 Herhaalbaarheid 28. 4.1.1 Afleiding van de herhaalbaarheid 28 4.1.2 Toepassing van herhaalbaarheden van de twee. bemonsteringsstrategieën 30 4.2 Reproduceerbaarheid 31 4.3 Nauwkeurigheid 32 4.4 Ruimtelijke variatie 33. 5 Bemonsteringsmethoden in de uitvoeringspraktijk 37. 6 Evaluaties en conclusies 40 6.1 Evaluatie & conclusies 40 6.2 Aanbevelingen 42. 6.2.1 Beslissen in onzekerheid 42 6.2.2 Training 42. 7 Protocol 43 7.1 Leeswijzer 43 7.2 Gestratificeerde aselecte steekproef 43. 7.2.1 Wijzigingen 43 7.3 W-methode 47. Berekening van het aantal steken 49 Gelopen trajecten bij de W-methode 50 Bubbelkaarten van de percelen voor het P-AL-getal 56 Bubbelkaarten van de percelen voor het P-CaCl2-getal 62 Nauwkeurigheid 68. Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 7. Verantwoording. Rapport: 3080 Projectnummer: BO-43-012.02-035. Wageningen Environmental Research (WENR) hecht grote waarde aan de kwaliteit van zijn eindproducten. Een review van de rapporten op wetenschappelijke kwaliteit door een referent maakt standaard onderdeel uit van het kwaliteitsbeleid.. Akkoord referent die het rapport heeft beoordeeld, . functie: Researcher/Lecturer Biometris, Wageningen University and Research. naam: Dr. D.J Brus. datum: 02-03-2021. Akkoord teamleider voor de inhoud,. naam: Dr. ir. G.J. Reinds. datum: 30-03-2021. . 8 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 9. Samenvatting. De hoogte van de fosfaatgebruiksnormen voor grasland en bouwland is afhankelijk van de fosfaattoestand van de bodem. De fosfaattoestand op bouwland werd tot 2021 bepaald met het Pw- getal, op grasland met het P-AL-getal. In het kader van het zesde actieprogramma zal worden nagegaan of een karakterisering van de fosfaattoestand van de bodem met een gecombineerde fosfaatindicator op basis van het P-CaCl2-getal en het P-AL-getal gebruikt kan worden als uitgangspunt voor de bepaling van de fosfaattoestand van de bodem. De gecombineerde indicator is op 1 januari 2021 ingevoerd.. Voor de bemonstering van de bodem, voor het aanwijzen van fosfaatarme en fosfaat-fixerende landbouwpercelen, is een gestratificeerde aselecte steekproef wettelijk voorgeschreven. Bij de bemonstering voor bepaling van de fosfaatklassen laag, neutraal en hoog kan het uitvoerend laboratorium het eigen, onder de accreditatie vallende, protocol toepassen. Dit bemonsteringsprotocol kan gebaseerd zijn op de W-methode, de Z-methode (zigzag-methode) of op kruislingse bemonstering.. Een verandering van de beoordeling van de fosfaattoestand van één parameter naar twee parameters heeft mogelijk invloed op de herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid waarmee de fosfaattoestand kan worden bepaald, en dus op het bemonsteringsprotocol voor de gestratificeerde aselecte steekproef. Contrasterende waarden voor de intensiteit (uitgedrukt in P-CaCl2-waarden) en capaciteit (uitgedrukt in P-AL-getal) van het fosfaat-leverend vermogen van de bodem (uitgedrukt in de fosfaattoestand), kunnen gepaard gaan met een grotere ruimtelijke variabiliteit van de fosfaattoestand van een perceel. Een dergelijke toename heeft consequenties voor het aantal steken dat, afhankelijk van het areaal van het landbouwperceel, genomen moet worden. Er ontbrak echter informatie over de grootte van de bemonsteringsfout verbonden aan combinaties van het P-CaCl2- en P-AL-getal. Hoe het aantal steken wijzigt bij overgang naar een twee-parametersysteem, was niet aan te geven. De volgende onderzoeksdoelen zijn in deze studie genomen: 1. Het bepalen van het aantal te nemen steken bij een gestratificeerde aselecte steekproef ter. bepaling van fosfaatarme of fosfaat-fixerende landpercelen, bij gebruik van een twee- parametersysteem. . 2. Het bepalen van de herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid bij een gestratificeerde aselecte steekproef en bij gebruik van de W-methode. . 3. Het beoordelen van de kenmerken van de bemonsteringsmethoden t.b.v. verificatie van gerapporteerde fosfaattoestanden in het kader van handhaving door de overheid. . Deze studie geeft hierover uitsluitsel door op 43 percelen op grasland en bouwland de door de Meststoffenwet voorgeschreven gestratificeerde aselecte steekproef uit te voeren en de in de uitvoeringspraktijk meest gebruikte in-huis-methode, de W-methode, te vergelijken. Deze bemonsteringen werden in drie herhalingen uitgevoerd. Bij negen percelen werden meer strata (50) bemonsterd. De opzet van het onderzoek berustte op selectie van percelen grasland en bouwland die beantwoordden aan waarderingen voor de fosfaattoestand van laag tot hoog. Vier combinaties werden geselecteerd op basis van het P-CaCl2-getal en P-AL-getal, te weten laag/laag, laag/hoog, hoog/laag en hoog/hoog. Per combinatie werden vijf percelen per vorm van landgebruik geselecteerd. Door deze orthogonale opzet zouden contrasten tussen fosfaatklassen onderzocht kunnen worden. Bij herbemonstering, bij de nieuwe meetronde, werden fosfaattoestanden gemeten die afweken van de selectiecriteria, waardoor onderzoek met fosfaatklasse als factor verviel. Daardoor is onderscheid tussen bemonsteringsstrategieën per fosfaatklasse niet mogelijk. Die verschillen kunnen aanwezig zijn, maar zijn door het vervallen van de basis van het onderzoek niet te onderzoeken. Er is daarop gebruikgemaakt van statistisch observationeel onderzoek. Doordat de gemeten fosfaattoestand niet overeenkwam met die zoals beoogd volgens de selectiecriteria in paragraaf 2.2, kunnen we geen uitspraken doen over een eventuele gewenste differentiatie naar fosfaatklasse en de gevolgen daarvan voor de bemonstering.. 10 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. Er is meer ruimtelijke variatie op grasland vastgesteld dan op bouwland. Een hogere meetfout leidt tot een hoger aantal te nemen steken. Bemonstering van grasland vraagt meer steken dan op bouwland gegeven een totale fout. Echter, doordat wij in dit onderzoek bij de gestratificeerde steekproef een referentie-perceeloppervlakte hanteren van 5 ha en een vast aantal steken van 25, verdwijnt dit onderscheid in landgebruik.. De herhaalbaarheid en de reproduceerbaarheid van gestratificeerde aselecte steekproef en de W- methode zijn onderling vergelijkbaar, gegeven de conditie dat de verzamelde data niet beantwoordden aan het voorgestelde orthogonale ontwerp. De systematische fout van de gestratificeerde aselecte steekproef is nul, en die van de W-methode onbekend. . Herhaling van een bemonstering op eenzelfde tijdstip leidt niet tot eenzelfde resultaat. In 9 (gestratificeerde methode) en 11 (W-methode) van de 43 percelen wordt bij herhaling een andere waarderingsklasse vastgesteld.. Voor het P-AL-getal is de nauwkeurigheid van de gestratificeerde aselecte steekproef significant (p < 0.001) groter dan die voor de W-methode. Voor het P-CaCl2-getal kon geen significant verschil in nauwkeurigheid tussen de methoden worden aangetoond.. Er zijn verschillen tussen de bemonsteringsmethoden in de uitvoeringspraktijk, d.w.z. de bedrijven die bodemmonsters nemen en analyseren. De gestratificeerde aselecte steekproef is wetenschappelijk onderbouwd, objectief en toepasbaar op percelen met uiteenlopende vormen en heeft een systematische fout van nul. De W-methode berust meer op praktijkervaring.. Het onderzoek is opgezet om bemonsteringsstrategieën bij contrasterende lage en hoge waarden voor het P-CaCl₂- en P-AL-getal onderling te vergelijken. Bij herbemonsteringen werden de lage waarden, maar ook de hoge waarden niet meer vastgesteld. Daardoor kan geen uitsluitsel gegeven worden over het aantal te nemen steken bij fosfaat-fixerende of fosfaatarme gronden. . Er is zo veel ruimtelijke en temporele variatie aanwezig dat onderscheid in herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid tussen de bemonsteringsstrategieën vervalt. Er kunnen verschillen zijn tussen deze bemonsteringsmethoden, maar deze kunnen met dit onderzoek niet worden vastgesteld. . Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 11. Managementsamenvatting. De bemesting met fosfaat in de landbouw wordt gereguleerd door de fosfaatgebruiksnormen. De fosfaatgebruiksnormen zijn gedifferentieerd naar de fosfaattoestand van de bodem en naar het landgebruik. Bij de introductie van de methode van grondonderzoek voor de bepaling van de fosfaattoestand van de bodem werd aangesloten bij de toen gangbare methoden voor grondonderzoek, te weten het Pw-getal voor bouwland en het P-AL-getal voor grasland. De bemonstering van de percelen wordt uitgevoerd door geaccrediteerde laboratoria.. Voor de vaststelling of een fosfaatarm of fosfaat-fixerend landbouwperceel in aanmerking kan komen voor een verhoogde fosfaatgebruiksnorm, werd in 2005 een protocol ontworpen, gebaseerd op een gestratificeerde aselecte steekproef. Stratificatie dient om bij bemonstering de ruimtelijke variabiliteit in het veld statistisch onderbouwd te ondervangen door een betere ruimtelijke spreiding van de steken, waardoor de fosfaattoestand nauwkeuriger kan worden berekend. Dit is nodig om nauwkeurig de fosfaattoestand van een landbouwperceel te kunnen bepalen. Tevens dient stratificatie om het aantal te nemen grondmonsters te beperken. Een onderdeel van dit protocol is het aantal steken grond dat genomen moet worden, gegeven een bepaalde nauwkeurigheidseis voor de fosfaattoestand van een perceel, en is afhankelijk van de grootte van het landbouwperceel. De variantie van de steekproeffout en de variantie van de laboratoriumfout bepalen samen de variantie van de totale fout. De totale fout bepaalt mede de grenswaarde waarbij een meetresultaat een klassegrens over- of onderschrijdt. In de huidige uitvoeringsregeling is echter geen bijzondere bepaling gewijd aan de grenswaarde, maar wel wordt het aantal te nemen steken voorgeschreven (uitvoeringsregeling Meststoffenwet, Bijlage C). De laboratoriumanalyse wordt uitgevoerd in duplo.. Voor de bemonstering van landbouwpercelen met andere fosfaatwaarderingen (laag, neutraal, hoog) mag een geaccrediteerd laboratorium een in-huis-methode toepassen (uitvoeringsregeling Meststoffenwet, Bijlage L). Laboratoria gebruiken de W-methode, de zigzag-methode of kruislingse bemonstering. Van een perceel met een maximale grootte van 5 ha wordt één representatief grondmonster gestoken. Dit monster bestaat uit veertig submonsters van gelijke omvang. De veertig submonsters worden samengevoegd tot één monster per perceel, dat wordt geanalyseerd. Om voldoende grond te verzamelen, wordt eventueel tweemaal een monster gestoken om de minimale hoeveelheid grond te verzamelen, mits dit dan op alle bemonsteringspunten gebeurt. Bemestingsvrije zones worden gemeden. Aan elkaar grenzende percelen mogen worden samengevoegd tot een totale omvang van ten hoogste 5 ha. De omvang van een individueel perceel mag dan niet groter zijn dan 2,5 ha. . Voor grasland is de bemonsteringsdiepte 10 cm, voor bouwland 25 cm. Bij de bemonstering worden meststofresten gemeden.. Sinds 2004 wordt in de landbouwpraktijk de fosfaattoestand veelal bepaald op basis van een combinatie van een intensiteitsparameter (P-CaCl2) en een capaciteitsparameter (P-AL-getal). Aanvankelijk werd deze combinatie van parameters toegepast om daaruit het Pw-getal te berekenen (om laboratorium-technische redenen). Sinds 2011 wordt deze combinatie direct toegepast bij bemestingsadvisering op basis van grondonderzoek voor snijmais en vanaf 2012 bij grasland (1e snede). Voor vollegrondsteelten is een bemestingsadvies op basis van deze combinatie in ontwikkeling. Door overnames van laboratoria en wijzigingen in hun uitvoeringspraktijk is in Nederland een daadwerkelijke meting van het Pw-getal van bouwland door laboratoria vrijwel verdwenen.. Een overzicht voor 2019 opgesteld door CBS (2020) wijst uit dat 34% van het aantal graslandpercelen en 45% van het aantal bouwlandpercelen geen meting hebben van de fosfaattoestand. Deze percelen hebben daardoor de fosfaattoestand hoog toegewezen gekregen (defaultwaarde als geen metingen beschikbaar zijn). Percelen met de fosfaattoestand arm vertegenwoordigen in de populatie van gemeten fosfaattoestanden op grasland 5,7% en op bouwland 17,1% van de metingen.. 12 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. De beleidsbeslissing1 van het ministerie van LNV is om in het kader van het zesde actieprogramma Nitraatrichtlijn vanaf 1 januari 2021 de combinatie van het P-AL-getal en het P-CaCl2-getal – een gecombineerde indicator – te gebruiken voor het bepalen van de fosfaatgebruiksnorm van een bepaald perceel. Deze wijziging heeft drie mogelijke gevolgen voor de bepalingen voor fosfaatgebruiksnormen van de Meststoffenwet. De wijziging: 1. heeft een mogelijk effect op de bemonsteringsfout en derhalve op het protocol voor de. bemonstering van de bodem, 2. verschuift mogelijk de klasse-indeling van de fosfaattoestand en 3. leidt mede daardoor tot een mogelijke aanpassing van de hoogte van de fosfaatgebruiksnorm. gegeven een klasse-indeling. . Dit onderzoek gaat in op consequenties van de overgang naar een twee-parametersystem voor het protocol voor de bemonstering van de bodem.. Een verandering van de beoordeling van de fosfaattoestand van één parameter naar twee parameters heeft mogelijk invloed op het bemonsteringsprotocol voor de gestratificeerde aselecte steekproef. Contrasterende waarden voor de intensiteit en capaciteit kunnen gepaard gaan met een toename van de bemonsteringsfout en dat heeft mogelijk consequenties voor het aantal steken dat, afhankelijk van het areaal van het landbouwperceel, genomen moet worden. Er ontbrak echter informatie over de bemonsteringsfout verbonden aan combinaties van P-CaCl2-getal en P-AL-getal om de gevolgen voor het bemonsteringsprotocol aan te kunnen geven. . In de uitvoeringspraktijk wordt de gestratificeerde aselecte steekproef meestal niet toegepast (de Meststoffenwet schrijft die methode voor enkel voor het aanwijzen van P-arme en P-fixerende gronden). In plaats daarvan worden de W-methode (meest gebruikt), Z-methode (zigzagmethode) en de kruislingse bemonsteringsmethoden gebruikt. In deze studie is in goed overleg met het ministerie van LNV de W-methode betrokken. De prestatiekenmerken qua herhaalbaarheid of reproduceerbaarheid van deze bemonsteringsmethoden zijn niet bekend voor de gecombineerde indicator. Herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid zijn kenmerken voor precisie. Bij handhaving is reproduceerbaarheid een belangrijke indicator (en criterium). Een eventuele systematische fout komt echter niet tot uitdrukking in herhaalbaarheid. Een grote systematische fout kan gepaard gaan met een zeer goede herhaalbaarheid. De systematische fout vergt nadere aandacht. Bij herbemonstering, die verificatie dient van een eerder door meting vastgestelde fosfaattoestand, is een criterium nodig om tot acceptatie van het nieuwe onderzoeksresultaat te komen of tot verwerping ervan. In dit kader is kennis over de reproduceerbaarheid en de nauwkeurigheid met de systematische fout nodig.. Dit onderzoek dient om een bemonsteringsprotocol voor het toetsen van de fosfaattoestand van de bodem – t.b.v. het aanwijzen van een fosfaatgebruiksnorm – aan te passen aan een twee- parametersysteem (de gecombineerde indicator) voor het meten van de fosfaattoestand van de bodem. Daartoe zijn de volgende onderzoeksdoelen in studie genomen: 1. Het bepalen van het aantal te nemen steken bij een gestratificeerde aselecte steekproef ter. bepaling van fosfaatarme of fosfaat-fixerende landpercelen bij gebruik van een twee- parametersysteem. . 2. Het bepalen van de herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid bij een gestratificeerde aselecte steekproef en bij gebruik van de W-methode.. 3. Het beoordelen van de kenmerken van de bemonsteringsmethoden, t.b.v. verificatie van gerapporteerde fosfaattoestanden in het kader van handhaving door de overheid. . Om aan deze doelen te kunnen beantwoorden, werden drie bemonsteringsstrategieën uitgevoerd op geselecteerde landbouwpercelen op grasland en bouwland. Bij de selectie door Eurofins Agro zijn landbouwpercelen getraceerd die beantwoorden aan contrasterende waarden voor het P-CaCl2-getal en het P-AL-getal. Vier ‘extremen’ in fosfaattoestanden per vorm van landgebruik gemeten als P- CaCl2-getal en P-AL-getal werden opgelegd, die samen de combinaties laag/laag, laag/hoog, hoog/laag en hoog/hoog vormden (Tabel MS 1). Per combinatie werden vijf herhalingen opgenomen, wat resulteerde in twintig graslandpercelen en twintig bouwlandpercelen. Initieel opgelegde criteria. 1 Staatscourant 2019 nr. 41931, 25 juli 2019. Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 13. moesten worden verruimd omdat er niet voldoende percelen konden beantwoorden aan de opgelegde eisen. Ook bleek herhaling van bemonstering nodig in drie situaties. Daardoor is het aantal bemonsterde percelen drieënveertig. Op grasland werd de bodemlaag 0-10 cm bemonsterd; op bouwland de bodemlaag 0-25 cm, conform de bepalingen van de uitvoeringsregeling Meststoffenwet (Bijlage C en Bijlage L). In de grondmonsters werden nat-chemisch het P-CaCl2-getal en P-AL-getal bepaald.. Tabel MS 1 Initieel opgelegde criteria voor toestanden laag en hoog naar Oenema et al. (2016) en na aanpassing i.v.m. verruiming van de selectie.. Initieel Aangepast . Waardering P-CaCl₂-getal, mg P/kg. P-AL-getal, mg P₂O₅/100 g. P-CaCl₂-getal, mg P/kg. P-AL-getal, mg P₂O₅/100 g. Laag ‹ 1,0 ‹ 20 ‹ 1,0 ‹ 25. Hoog › 4,0 › 60 › 4,0 › 50. Met de aangepaste klasse-indeling werden de landbouwpercelen geselecteerd, bemonsterd en vervolgens werden de grondmonsters geanalyseerd op P-CaCl2-getal en P-AL-getal. De uitkomst leerde dat er analyseresultaten waren met fosfaattoestanden die tussen de beoogde indeling van laag en hoog vielen. In het kader van deze studie worden die fosfaattoestanden met ‘matig’ aangeduid. De gemeten waarden voor de combinaties laag/laag, laag/hoog, hoog/laag en hoog/hoog kwamen niet overeen met die van de selectiecriteria. Voor de analyse betekende dit dat een orthogonale ANOVA- analyse met fosfaatklasse als factor uitgesloten werd. Hierdoor ontbreekt uitsluitsel of een bemonsteringsstrategie afhankelijk is van een fosfaatklasse. Bij herbemonstering en analyse een jaar later werden fosfaat-fixerende of fosfaatarme gronden niet meer vastgesteld ondanks opgelegde selectiecriteria. Voor een specifieke aanpassing van het protocol voor bemonstering gebaseerd op de gestratificeerde aselecte steekproef is daardoor geen resultaat beschikbaar om een wijziging voor te stellen strikt gefocust op deze fosfaatklasse. . Als alternatief is een statistisch observationele analyse uitgevoerd op basis van bemonsteringsmethode en percelen. Er was veel variatie in de data aanwezig, hetgeen de vergelijking van de bemonsteringsmethoden verzwakt.. 1. Aantal steken bij een gestratificeerde aselecte steekproef ter bepaling van een fosfaatarme of fosfaat-fixerend landperceel op basis van de gecombineerde indicator of twee-parametersysteem Het aantal steken is afhankelijk van de totale fout die verbonden is aan bemonstering en aan analyse.. In deze studie wordt aangesloten bij de systematiek die nu geldt bij uitvoering van de gestratificeerde aselecte steekproef voorgeschreven door de Meststoffenwet voor fosfaatarme en -fixerende gronden (uitvoeringsregeling Meststoffenwet, Bijlage C). Dat wil zeggen dat het aantal strata per landbouwperceel afhankelijk is van de grootte van het areaal. Er wordt nu in de Uitvoeringsregeling Meststoffenwet geen onderscheid aangebracht naar landgebruik. Concreet wordt per stratum een grondmonster genomen. Uit de per stratum genomen grondmonsters wordt een mengmonster samengesteld. Het mengmonster wordt vervolgens in duplo geanalyseerd. Dit is als uitgangspunt genomen voor het bepalen van het aantal steken.. In 2005 zijn landbouwpercelen met een lage fosfaattoestand geselecteerd. Bij lage fosfaattoestanden is de meetfout in absolute zin laag.2 In de huidige studie zijn percelen met onderscheidenlijke lage en hoge fosfaattoestanden geselecteerd. Daardoor zijn gegevens aanwezig van fosfaattoestanden met hoge waarden waarbij de meetfout in absolute zin hoger is. Een hogere meetfout leidt tot een hoger aantal te nemen steken. Bij herbemonstering werden de beoogde contrasterende fosfaattoestanden. 2 Prestatiekenmerken bij analyses van fosfaat in grondmonsters zijn afhankelijk van de hoogte van de fosfaattoestand. (Ehlert et al., 2007). De binnenlaboratorium-reproduceerbaarheid van P-CaCl₂-getal is bij < 2, 2-8 en > 8 mg P/kg respectievelijk 0,5 mg P/kg, 0,8 mg P/kg en 10%. Bij P-AL-getal bij waarden < 50, 50-80 en > 80 mg P₂O₅/100 g respectievelijk 6 en 8 mg P₂O₅/100g en 10%.. 14 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. met waarderingen laag en hoog niet meer vastgesteld. De beoogde proefopzet met contrasten in fosfaattoestand met een statistisch orthogonale opzet verviel. Dit belemmert duiding van de betekenis van invoering van de gecombineerde indicator voor fosfaat-fixerende en fosfaatarme gronden. De resultaten in deze managementsamenvatting zijn gebaseerd op een statistische analyse, waarbij geen onderscheid naar fosfaatklasse aangebracht kon worden. . De huidige resultaten bevestigen de resultaten van het onderzoek uit 2005 dat het aantal steken niet evenredig toeneemt met de grootte van het areaal landbouwperceel (Tabel MS 2). Indien een landbouwperceel van 10 ha naar 20 ha vergroot, neemt het aantal te nemen steken toe van 29 naar 33 steken bij de bemonstering voor P-AL-getal en van 28 naar 31 voor P-CaCl2. Deze aantallen gelden voor een nauwkeurigheidseis van 2,0 en 2,5 mg P₂O₅/100 g voor P-AL-getal voor respectievelijk bouwland en grasland en 0,12 en 0,47 mg P/kg voor P-CaCl2-getal voor respectievelijk bouw- en grasland. Deze aantallen zijn hoger dan in 2005, omdat toen landbouwpercelen met een lage fosfaattoestand werden geselecteerd, waardoor minder variatie in fosfaattoestand aanwezig is. De data van de huidige studie zijn afkomstig van percelen die niet aangemerkt kunnen worden als fosfaat-fixerend of fosfaatarm en variëren meer tussen laag en hoog.. De totale fout, bepaald door de steekproeffout en de analysefout, neemt af indien het aantal steken hoger wordt. Bij lage aantallen steken (< 20) is deze fout hoog. De precisie neemt toe door meer steken te nemen. In deze studie is gekozen voor een totale fout gebaseerd op 25 steken voor een referentieperceelgrootte van 5 ha, bij hogere aantallen steken neemt deze fout nauwelijks af, bij lagere aantallen neemt deze fout fors toe.. Bij grasland zijn bij toepassing van de gestratificeerde steekproef meer steken nodig om tot eenzelfde totale fout te komen dan op bouwland. Wij veronderstellen dat dit verschil veroorzaakt wordt door het ontbreken van een jaarlijkse kerende grondbewerking op grasland, zoals dat op de meeste bouwlandpercelen wel het geval is. Echter, doordat wij een referentieperceeloppervlakte hanteren verdwijnt dit onderscheid in landgebruik.. Samenvattend Het onderzoek is opgezet om bemonsteringsstrategieën bij contrasterende lage en hoge waarden voor P-CaCl₂- en P-AL-getal onderling te vergelijken. Bij herbemonsteringen werden de lage waarden, maar ook de hoge niet meer vastgesteld. Daardoor kan geen uitsluitsel gegeven worden over het aantal te nemen steken bij fosfaat-fixerende of fosfaatarme gronden. . Los van een indeling in een fosfaatklasse wijst de studie uit dat vergelijkbare aantal steken per perceel nodig zijn voor de bepaling van het P-CaCl2-getal en het P-AL-getal. Het aantal steken neemt toe met de grootte van het areaal. Het aantal steken op grasland is hoger dan op bouwland, omdat op de graslandpercelen meer ruimtelijke variatie werd vastgesteld. . . Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 15. Tabel MS 2 Berekend minimaal aantal benodigde steken per perceel om onder een grenswaarde uit te komen voor P-AL-getal en P-CaCl2-getal voor bouwland en grasland, gegeven dat er één mengmonster wordt samengesteld en in duplo wordt geanalyseerd.. P-AL-getal P-CaCl2-getal . Oppervlakte perceel ha. Bouwland 2,0 mg P₂O₅/100g. Grasland 2,5 mg P₂O₅/100 g. Bouwland 0,12 mg P/kg. Grasland 0,47 mg P/kg. 1 21 19 21 18. 2 22 21 22 21. 3 23 23 23 23. 4 24 24 24 24. 5 25 25 25 25. 6 26 26 26 26. 7 26 27 26 26. 8 27 27 27 27. 9 27 28 27 28. 10 28 29 28 28. 20 31 33 31 31. 30 34 35 34 32. 40 35 37 36 33. 50 37 38 37 33. 2. Vergelijking van de herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid van de gestratificeerde aselecte steekproef en de W-methode Om de vergelijking tussen een gestratificeerde aselecte steekproef en de W-methode te kunnen maken, onderscheiden wij herhaalbaarheid, reproduceerbaarheid en nauwkeurigheid. . Herhaalbaarheid wordt in deze studie omschreven als ‘de mate van overeenstemming tussen de resultaten van opeenvolgende metingen van dezelfde meetgrootheid, die onder identieke meetomstandigheden zijn verricht’.. Reproduceerbaarheid wordt omschreven als ‘de mate van overeenstemming tussen de meetresultaten van dezelfde meetgrootheid, verkregen onder wisselende meetomstandigheden. De wisselende omstandigheden kunnen omvatten: de waarnemer, het meetinstrument, de plaats binnen het perceel en de tijd, dat wil zeggen een periode kort genoeg, zodat nauwelijks veranderingen zijn te verwachten in de fosfaattoestand’.. Nauwkeurigheid wordt omschreven als ‘de mate van overeenstemming van een gemeten of bekende waarde met zijn daadwerkelijke waarde’.. Zowel de gestratificeerde aselecte steekproef als de W-methode werd met drie herhalingen uitgevoerd. In generieke zin, dat wil zeggen uitmiddelend over alle waarnemingen, blijken beide methoden tot een vergelijkbare uitkomst te leiden. Er zijn geen statistisch significante verschillen vastgesteld tussen de bemonsteringsmethoden. . De drie herhalingen zijn per bemonsteringsstrategie gebruikt om vast te stellen of telkens eenzelfde plaatsing in een fosfaatklasse wordt vastgesteld. Dit betreft een bemonstering op eenzelfde tijdstip (herhaalbaarheid). Daarnaast kan onderzocht worden of een rubricering in een fosfaatklasse waarmee een landbouwperceel werd geselecteerd, teruggevonden wordt bij een volgende bemonstering die doorgaans een jaar later werd uitgevoerd. Dit betreft de vergelijking van de selectie van landbouwpercelen op basis van bekende grondanalyses met de analyseresultaten die bij herbemonstering werden vastgesteld (reproduceerbaarheid).. In totaal werden dezelfde 43 percelen bemonsterd volgens de gestratificeerde methode en volgens de W-methode. Voor de gestratificeerde methode waren voor 34 percelen de klassen voor de herhalingen identiek en voor 9 percelen verschillend. Voor de W-methode waren voor 32 percelen de klassen voor de herhalingen identiek en voor 11 percelen verschillend.. 16 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. We konden geen verschillen aantonen tussen de gestratificeerde aselecte steekproef en de W-methode wat betreft herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid. Hieraan draagt mede het feit bij dat de verzamelde gegevens niet beantwoordden aan het voorgestelde orthogonale ontwerp.. Voor het P-AL-getal vonden we een significant (p < 0.001) hogere nauwkeurigheid dan voor de W- methode. Voor het P-CaCl2-getal kon geen significant verschil in nauwkeurigheid worden aangetoond tussen de twee methoden. Hierbij moet worden aangetekend dat voor de W-methode ca. twee keer zoveel steken zijn genomen als voor de gestratificeerde aselecte steekproef en worden delen van het landbouwperceel systematisch niet betrokken bij de bemonstering. Zouden die aantallen meer vergelijkbaar zijn, dan verwachten we op basis van deze resultaten grotere verschillen in nauwkeurigheid.. Doordat bij herbemonstering de vastgestelde fosfaattoestand niet overeenkwam met die zoals beoogd volgens de selectiecriteria (zie paragraaf 2.2) kunnen we geen uitspraken over een eventuele gewenste differentiatie van het aantal steken per perceel naar fosfaatklasse en de gevolgen daarvan voor de bemonstering.. Samenvattend Doordat bij herbemonstering de vastgestelde fosfaattoestand niet overeenkwam met die zoals beoogd volgens de selectiecriteria (zie paragraaf 2.2) kunnen we geen uitspraken over een eventuele gewenste differentiatie van het aantal steken per perceel naar fosfaatklasse. In generieke zin, dat wil zeggen uitgemiddeld over 43 percelen, geven de gestratificeerde aselecte steekproef- bemonsteringsmethode en de W-bemonsteringsmethode vergelijkbare resultaten met betrekking tot de herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid van de bepaling van de fosfaattoestand. Dit impliceert dat er vanuit het oogpunt van de herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid van de bepalingsmethoden geen noodzaak is om de bemonsteringsmethoden aan te passen. . 3. Beoordeling van de kenmerken van de bemonsteringsmethoden Er zijn verschillen tussen de bemonsteringsmethoden die in de uitvoeringspraktijk worden toegepast. De bemonsteringsmethode, waarbij een gestratificeerde aselecte steekproef werkwijze wordt toegepast, is wetenschappelijk onderbouwd, objectief en toepasbaar op percelen met uiteenlopende vormen, de W-methode berust meer op praktijkervaring. Tabel MS 3 geeft een overzicht van de kenmerken van de bemonsteringsmethoden.. Tabel MS 3 Kenmerken van de bemonsteringsmethoden bij gebruik van een gestratificeerde aselecte steekproef en de W-methode voor het selecteren van bemonsteringslocaties in een perceel.. Gestratificeerde aselecte steekproef W-methode. Elke locatie binnen een perceel heeft een even grote kans. om te worden bemonsterd.. De kans dat een locatie wordt bemonsterd, hangt af van de. monsternemer en de vorm van het perceel en is niet bekend.. Uit de praktijkvoorbeelden (Figuur 14) is gebleken dat delen. van het perceel onbewust worden uitgesloten van. bemonstering.. Statistische eigenschappen van de bemonstering zijn. bekend (systematische fout (= 0) en willekeurige fout zijn. afhankelijk van de variatie in het perceel) en kunnen. worden gekwantificeerd.. Statistische eigenschappen zijn onbekend. We kennen immers. de kans (insluitkans) niet dat een locatie wordt geselecteerd.. Bemonstering is objectief (de locaties van de steken. worden bepaald door wetenschappelijke software).. Bemonstering is deels subjectief (de monsternemer bepaalt de. locaties van de steken).. Wetenschappelijke basis Praktijk ervaring, expert judgement. Minimaal benodigde aantal steken voor een mengmonster. kan worden bepaald o.b.v. een geostatistische analyse.. Minimaal benodigde aantal steken is lastig te bepalen. Daar. zijn aannames voor nodig. . Mengmonster heeft betrekking op het hele perceel. Mengmonster heeft betrekking op de selecteerde punten.. Een computer bepaalt de locatie van de steken. Een monsternemer bepaalt de locatie van de steken.. Voor het nemen van steken is gps nodig. Voor het nemen van steken is geen gps nodig.. Toepasbaar op percelen met uiteenlopende vormen. Lastig uit te voeren bij percelen met een complexe vorm (zie. Figuur 14).. Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 17. Samenvattend Er is een groot aantal verschillen in de kenmerken van de twee vergeleken bemonsteringsmethoden. De bemonstering van een perceel op basis van een gestratificeerde aselecte steekproef leidt tot een statistisch verantwoord en juist analyseresultaat, maar vergt mogelijk meer bemonsteringstijd. De bemonstering van een perceel op basis van de W-bemonsteringsmethode is gebaseerd op jarenlange praktijkervaring, is eenvoudig toe te passen, maar bevat een element van subjectiviteit. De herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid van de bepaling van de fosfaattoestand van monsters verkregen via de gestratificeerde aselecte steekproef en de W-methode waren echter vergelijkbaar. Dit resultaat werd verkregen voor 43 landbouwpercelen met dominant matige fosfaattoestanden, dat wil zeggen tussen de waarderingen laag en hoog in.. 18 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. 1 Inleiding. De fosfaatbemesting in de landbouw wordt gereguleerd door de fosfaatgebruiksnormen. De fosfaatgebruiksnormen zijn gedifferentieerd naar de fosfaattoestand van de bodem en naar het landgebruik. Bij de introductie van de methoden van grondonderzoek voor de bepaling van de fosfaattoestand van de bodem in 2006 werd door de Directie Landbouw van het toenmalige ministerie voor Landbouw, Natuur en Voedselveiligheid aangesloten bij de toen gangbare methoden voor grondonderzoek, te weten het Pw-getal voor bouwland en het P-AL-getal voor grasland. De bemonstering van de percelen wordt uitgevoerd door geaccrediteerde laboratoria, die 40 submonsters van een perceel nemen door volgens een in-huis-bemonsteringsprotocol, gebaseerd op een W-methode, Z-methode (zigzag-methode) of kruislingse methode, over een perceel van maximaal 5 ha te gaan. De veertig submonsters van elk een gelijk volume worden samengevoegd tot één monster per perceel, dat wordt geanalyseerd.. Voor de vaststelling of een fosfaatarm of fosfaat-fixerend landbouwperceel in aanmerking kan komen voor een verhoogde fosfaatgebruiksnorm, werd in 2005 een protocol ontworpen gebaseerd op een gestratificeerde aselecte steekproef (Ehlert et al., 2005). Stratificatie dient om bij bemonstering de ruimtelijke variabiliteit in het veld statistisch onderbouwd te ondervangen. Dit dient het verkrijgen van een representatief grondmonster van het desbetreffende landbouwperceel en daarmee de nauwkeurigheid van de vaststelling van de fosfaattoestand. Tevens dient stratificatie om het aantal te nemen grondmonsters te beperken. Een onderdeel van dit protocol is het aantal steken grond dat genomen moet worden, gegeven een bepaalde nauwkeurigheidseis voor de fosfaattoestand van een perceel. Het aantal steken is afhankelijk van de grootte van het landbouwperceel. De variantie van de steekproeffout en de variantie van de laboratorium-analysefout bepalen samen de variantie van de totale fout (Ehlert et al., 2005). De totale fout bepaalt een over- of onderschrijding van een klassegrens. In de huidige uitvoeringsregeling is echter geen bijzondere bepaling gewijd aan de grenswaarde voor de totale toegelaten fout, maar wel wordt het aantal te nemen steken voorgeschreven (uitvoeringsregeling Meststoffenwet, Bijlage C). De bepaling van de fosfaattoestand van het grondmonster wordt door laboratoria in duplo uitgevoerd.. Sinds 2004 wordt in de landbouwpraktijk de fosfaattoestand bepaald op basis van een combinatie van een intensiteitsparameter (P-CaCl2) en capaciteitsparameter (P-AL-getal). Aanvankelijk werd deze combinatie van parameters toegepast om daaruit het Pw-getal te berekenen (om laboratorium- technische redenen). Sinds 2011 wordt deze combinatie direct toegepast bij bemestingsadvisering op basis van grondonderzoek voor snijmais en vanaf 2012 bij grasland (1e snede). Voor vollegrondsteelten is een bemestingsadvies op basis van deze combinatie in ontwikkeling. Door overnames van laboratoria en wijzigingen in hun uitvoeringspraktijk is in Nederland een daadwerkelijke meting van het Pw-getal door laboratoria vrijwel verdwenen.. De beleidsbeslissing3 is om in het kader van het zesde actieprogramma Nitraatrichtlijn in 2021, de combinatie van het P-AL-getal en het P-CaCl2-getal te gebruiken als basis voor het bepalen van de fosfaattoestand van de bodem, ten behoeve van het afleiden van de fosfaatgebruiksnorm van een bepaald perceel. De gecombineerde indicator is per 1 januari 2021 ingevoerd. Deze wijziging heeft drie mogelijke gevolgen voor de bepalingen voor fosfaatgebruiksnormen van de Meststoffenwet. Wijziging: 1. heeft een mogelijk effect op de bemonsteringsfout en derhalve op het protocol voor de. bemonstering van de bodem, 2. verschuift mogelijk de klasse-indeling van de fosfaattoestand en 3. leidt mede daardoor tot een mogelijke aanpassing van de hoogte van de fosfaatgebruiksnorm. gegeven een klasse-indeling. . Dit onderzoek gaat in op consequenties van de overgang naar een twee-parametersystem voor het protocol voor de bemonstering van de bodem.. 3 Staatscourant 2019 nr. 41931, 25 juli 2019. Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 19. Een protocol voor de bemonstering van de bodem dient ter ondervanging van de ruimtelijke variabiliteit die altijd aanwezig is in een landbouwperceel. Een verandering van de beoordeling van de fosfaattoestand van één parameter naar twee parameters heeft mogelijk invloed op het bemonsteringsprotocol voor de gestratificeerde aselecte steekproef. Contrasterende waarden voor de intensiteit en capaciteit kunnen gepaard gaan met een toename van de ruimtelijke variabiliteit van de fosfaattoestand van de bodem. Een dergelijke toename heeft consequenties voor het aantal steken dat, afhankelijk van het areaal van het landbouwperceel, genomen moet worden. Er ontbreekt echter informatie over de bemonsteringsfout verbonden aan combinaties van het P-CaCl2- en P-AL-getal om de gevolgen voor het bemonsteringsprotocol aan te kunnen geven. . Er is eerst verkend of na 2005 onderzoek is uitgevoerd naar effecten van ruimtelijke variabiliteit van landbouwpercelen op het aantal te nemen steken bij toepassing van het twee-paramatersysteem. Noch bij Eurofins Agro, noch bij Alterra (thans Wageningen Environmental Research) zijn meetgegevens beschikbaar waaruit afgeleiden (semivariogram) van ruimtelijke variabiliteit voor verschillende combinaties van het P-CaCl2- en P-AL-getal zijn te berekenen. Een mogelijkheid om het aantal te nemen steken per areaal landbouwperceel te bepalen, ontbreekt daardoor. . In de uitvoeringspraktijk wordt de gestratificeerde aselecte steekproef meestal niet toegepast (de Meststoffenwet schrijft deze bemonsteringsmethode enkel voor in geval sprake is van P-arme en P- fixerende gronden). In plaats daarvan worden de W-methode (meest gebruikt), Z-methode (zigzagmethode) en de kruislingse bemonsteringsmethode gebruikt. De prestatiekenmerken qua herhaalbaarheid of reproduceerbaarheid van deze bemonsteringsmethoden zijn niet bekend. Herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid zijn kenmerken voor precisie. Bij handhaving is reproduceerbaarheid een belangrijke indicator (en criterium). Bij herbemonstering, die ter verificatie dient van een eerder door meting vastgestelde fosfaattoestand, is een criterium nodig om tot acceptatie van het nieuwe onderzoeksresultaat te komen of tot verwerping ervan. In dit kader is kennis over de herhaalbaarheid, reproduceerbaarheid en systematische fout nodig.. In 2010 waren verschillende laboratoria voor gronden gewasonderzoek operationeel die verschillende bemonsteringsmethoden hanteerden (W-methode, Z-methode, kruislingse methode). Nadien zijn drie laboratoria overgenomen en gefuseerd tot Eurofins Agro. Daardoor is de Z-methode niet meer in gebruik. De kruislingse methode wordt slechts bij een beperkt aantal bemonsteringen toegepast. In de praktijk is de W-methode de meest toegepaste methode om een perceel te bemonsteren. Beheersing van onderzoekskosten leidt tot beperking van het onderzoek tot de vergelijking van de gestratificeerde aselecte steekproef met de W-methode van bemonstering.. Doelstelling Het onderzoek dient om een bemonsteringsprotocol op te stellen voor het toetsen van de fosfaattoestand van de bodem, ten behoeve van het aanwijzen van een fosfaatgebruiksnorm, bij gebruik van een twee-parametersysteem voor het meten van de fosfaattoestand van de bodem. Daartoe worden de volgende onderzoeksdoelen onderscheiden: 1. Het bepalen van het aantal te nemen steken bij een gestratificeerde aselecte steekproef ter bepaling. van een fosfaatarme of fosfaat-fixerend landperceel, bij gebruik van een twee parametersysteem. 2. Het bepalen van de reproduceerbaarheid bij een gestratificeerde aselecte steekproef en bij gebruik. van de W-methode; 3. Het beoordelen van de kenmerken van de bemonsteringsmethoden, t.b.v. verificatie van. gerapporteerde fosfaattoestanden in het kader van handhaving door de overheid. . Dit rapport is als volgt samengesteld. In hoofdstuk 2 worden de aanpak, de methoden van onderzoek en de databewerking en -verwerking beschreven. Hoofdstuk 3 gaat in op het aantal te nemen steken indien de gestratificeerde aselecte steekproef wijzigt van één indicator voor de fosfaattoestand naar een systeem gebaseerd op de gecombineerde indicator. Hoofdstuk 4 maakt de vergelijking tussen herhaalbaar- en reproduceerbaarheden van de gestratificeerde aselecte steekproef en de toegepaste in-huis-methode van Eurofins Agro. Hoofdstuk 5 meldt de prestatiekenmerken van de bemonsteringsmethoden. Hoofdstuk 6 evalueert verkregen resultaten. Dit mondt uit een in protocol voor bemonstering dat in hoofdstuk 7 wordt gegeven.. 20 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. 2 Materiaal en methoden. 2.1 Ontwerp. Het P-CaCl₂- en P-AL-getal vormen samen een karakteristiek voor het fosfaatbufferend vermogen van de bodem. Deze combinatie wordt de gecombineerde fosfaatindicator genoemd. Lage waarden voor het P-CaCl₂-getal (een intensiteitsparameter), samengaand met hoge waarden voor het P-AL-getal, (een capaciteitsparameter) wijzen op een sterke buffering van fosfaat. Hoge waarden voor het P- CaCl₂-getal, samengaand met lage waarden voor het P-AL-getal, wijzen op een zwakke buffering van fosfaat. Een onderscheid in fosfaatbufferend vermogen is in dit onderzoek opgelegd om te onderzoeken of de bemonsteringsstrategie aangepast dient te worden aan de mate waarin de bodem fosfaat buffert. . Daartoe is een orthogonale proefopzet ontworpen met contrasterende waarden voor het P-CaCl₂- en het P-AL-getal. Lage of hoge waarden voor het P-CaCl₂-getal werden gecombineerd met lage of hoge waarden voor het P-AL-getal (zie afbeelding). . Schematisering van contrasten in fosfaatindicatoren voor intensiteit en capaciteit.. Ter beantwoording van de doelstellingen in dit onderzoek zijn vervolgens de bemonsteringsstrategieën toegepast zoals die door de Meststoffenwet worden voorgeschreven (gestratificeerde aselecte steekproef) of zijn toegelaten (W-methode). Daarnaast is ter controle/verificatie een gestratificeerde aselecte steekproef in groter detail uitgevoerd.. Tevens werd onderzocht of de veronderstelling dat de variatie in de gecombineerde fosfaatindicator bij contrasterende extremen in fosfaattoestanden gemeten als P-CaCl2-getal of als P-AL-getal inderdaad aanwezig is. Daartoe zijn op grasland en op bouwland vier landbouwpercelen uit de waarderingsklassen laag/laag, laag/hoog, hoog/laag en hoog/hoog met een groter aantallen steken (50) bemonsterd en geanalyseerd.. Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 21. 2.2 Selectie van landbouwpercelen met contrasterende fosfaattoestanden. In de landbouwpraktijk zijn door Eurofins Agro uit hun gegevensbestanden landbouwpercelen geselecteerd die verschillen in P-CaCl2-getal en P-AL-getal. Vier combinaties worden getraceerd: laag/laag, laag/hoog, hoog/laag en hoog/hoog. Indicatieve grenswaarden voor laag en hoog voor het P-CaCl2- en P-AL-getal zijn gebaseerd op Oenema et al. (2016). Initieel opgelegde criteria voor laag en hoog worden gegeven in Tabel 1. Bij selectie bleken de initieel opgelegde criteria voor het P-AL- getal te weinig percelen op te leveren, deze criteria werden daarop aangepast (Tabel 1). . Tabel 1 Initieel opgelegde criteria voor toestanden laag en hoog naar Oenema et al. (2016) en na aanpassing i.v.m. verruiming van de selectie.. Initieel Aangepast . Waardering P-CaCl₂-getal, mg P/kg. P-AL-getal, mg P₂O₅/100 g. P-CaCl₂-getal, mg P/kg. P-AL-getal, mg P₂O₅/100 g. Laag ‹ 1,0 ‹ 20 ‹ 1,0 ‹ 25. Hoog › 4,0 › 60 › 4,0 › 50. Per combinatie van P-CaCl2- en P-AL-getal zijn aanvankelijk tien landbouwpercelen geselecteerd: vijf op bouwland en vijf op grasland. Dit levert veertig percelen op grasland en bouwland. Niet alle combinaties werden met die veertig percelen gedekt met vijf herhalingen. Van deze percelen werden acht in groter detail (vijftig strata per perceel) bemonsterd. Een aanvullende bemonstering van een drietal percelen bleek nodig, waaronder een detailbemonstering, omdat niet alle klassen gedekt bleken te zijn. Het totaal aantal percelen is daardoor 43.. Met de aangepaste klasse-indeling werden de landbouwpercelen geselecteerd, bemonsterd en vervolgens werden de grondmonsters geanalyseerd op het P-CaCl2- en P-AL-getal. Het resultaat leerde dat er analyseresultaten waren met fosfaattoestanden die tussen de beoogde indeling van laag en hoog vielen. In het kader van deze studie worden die fosfaattoestanden met ‘matig’ aangeduid.. Het bestand van Eurofins Agro betrof gegevens van grondonderzoek van het voorliggende bemestingsseizoen. Daardoor werd de bemonstering circa één jaar na de desbetreffende bemonstering waarop het grondonderzoek was gebaseerd, uitgevoerd. Uitsluiten van fosfaatbemesting4 behoorde daardoor niet tot een selectiecriterium.. Om tot selectie te komen, werd een veelvoud aan landbouwpercelen geselecteerd. Vervolgens heeft Eurofins Agro toestemming aan de gebruikers en/of eigenaren van deze landbouwpercelen gevraagd om bemonsteringen uit te mogen voeren. Bij toestemming door gebruikers en/of eigenaren werd het desbetreffende landbouwperceel toegevoegd aan de selectie. Tevens werd gevraagd of recentelijk een bekalking was uitgevoerd. Landbouwpercelen die recentelijk (< twee maanden) bekalkt zijn, vielen buiten de selectie. . Aanvankelijk werd beoogd de areaalgrootte te standaardiseren naar eenzelfde oppervlakte van circa 5 ha. Bij de selectie bleek deze conditie niet opgelegd te kunnen worden, omdat de gewenste combinaties in fosfaattoestanden in te lage aantallen voorkwamen. . 4 Residuen van fosfaatmeststoffen (minerale meststof of dierlijke mest) kunnen het resultaat van grondonderzoek op. fosfaat beïnvloeden. Residuen wateroplosbaar fosfaat van minerale meststof kunnen leiden tot een verhoging van P- CaCl₂-getal, residuen van in mineraal of organisch zuur oplosbaar fosfaat kunnen in meer of mindere mate leiden tot een verhoging van het P-AL-getal. De fosfaataanvoer is gebonden aan fosfaatgebruiksnormen. Daardoor zijn effecten op wijziging in de fosfaattoestand naar de huidige beeldvorming bescheiden en acceptabel voor dit onderzoek.. 22 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. 2.3 Bemonsteringen van de bodem. Na vaststelling van de definitieve selectie volgt de bemonstering. Alle 43 percelen zijn bemonsterd volgens de gestratificeerde aselecte steekproef én volgens de W-methode. Per perceel zijn voor zowel de gestratificeerde aselecte steekproef en de W-methode drie mengmonsters samengesteld. Voor de gestratificeerde aselecte steekproef is tevens een extra ronde gelopen waarin 19 tot 24 individuele steken zijn verzameld en geanalyseerd. Voor 9 van de 43 percelen zijn 50 individuele steken genomen volgens de gestratificeerde aselecte steekproef en geanalyseerd. Deze afzonderlijk genomen steken hebben tot doel om semivariogrammen te berekenen.. 2.3.1 Bemonstering gebaseerd op de gestratificeerde aselecte steekproef. De steekproefstrategie volgt hier de voorgeschreven strategie van de Meststoffenwet zoals voorgeschreven in Bijlage C van de uitvoeringsregeling Meststoffenwet. . In het kort: van het landbouwperceel zullen de omtrek en vorm met gps-coördinaten worden vastgelegd. Bij percelen die in het verleden door Eurofins Agro werden bemonsterd, is deze informatie al beschikbaar. Vervolgens werd het landbouwperceel in het door de Meststoffenwet voorgeschreven aantal even grote compacte blokken opgedeeld. Per blok werd door de computer een bemonsteringslocatie geloot. De gelote locaties werden in een gps opgeslagen Hiervoor is het algoritme gebruikt dat Eurofins Agro hanteert. De monsterplekken zijn met gps opgezocht. De monsternemer kan daarbij gebruikmaken van een geoptimaliseerde route langs de locaties. Deze route is door de computer berekend en is een van de kortst mogelijke routes. Door deze route te volgen, kan het veldwerk efficiënt worden uitgevoerd. Per blok is één grondmonster gestoken ten behoeve van het samenstellen van een semivariogram van het geselecteerde landbouwperceel. Dit grondmonster is door Eurofins Agro geanalyseerd op P-CaCl2- en P-AL-getal. Het semivariogram dient de geostatistische analyses ter onderbouwing van het aantal te nemen steken bij de verschillende combinaties van P-CaCl2-getal x P-AL-getal. . Om de variatie in de gecombineerde fosfaatindicator tussen contrasterende extremen in fosfaattoestanden gemeten als P-CaCl2-getal of als P-AL-getal te onderzoeken, zijn semivariogrammen opgesteld door in groter detail grasland en bouwland te bemonsteren. Vier landbouwpercelen op gras- of bouwland (dus in totaal 95 percelen) met respectievelijk de waarderingsklassen laag/laag, laag/hoog, hoog/laag en hoog/hoog werden met groter aantallen steken (50) bemonsterd en geanalyseerd. . Daarnaast werd een mengmonster van alle monsterplekken gestoken. Dit mengmonster dient ter vergelijking van onderzoeksresultaten verkregen met de W-methode (zie paragraaf 2.3.2). De bemonstering van het mengmonster is nog tweemaal herhaald. Bij een gestratificeerde aselecte steekproef wordt het aantal monsters bepaald door het areaal. Het aantal ligt tussen 19-24 steken. Daardoor is driemaal onafhankelijk gestratificeerd bemonsterd conform bepalingen van de uitvoeringsregeling Meststoffenwet.. De bemonsteringen werden door verschillende monsternemers uitgevoerd.. 2.3.2 Bemonstering gebaseerd op de W-methode. Hetzelfde perceel werd ook bemonsterd volgens de W-methode. Hierbij is de steekproefstrategie gevolgd volgens de in-huis-methode van Eurofins Agro. . In het kort: per landbouwperceel zijn volgens de W-methode veertig steken genomen. Bij percelen met grotere arealen wordt het perceel opgesplitst in blokken van maximaal 5 ha. In deze studie zijn alle percelen volgens mededeling van Eurofins Agro B.V. met veertig steken bemonsterd. De grond van die veertig steken wordt verzameld tot één grondmonster en door Eurofins Agro geanalyseerd op P-CaCl2- en P-AL-getal. Afwijkend van het in-huis-protocol van Eurofins wordt elke bemonsteringsplek. 5 Oorspronkelijk acht percelen, een herbemonstering bleek noodzakelijk.. Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 23. met gps-coördinaten vastgelegd teneinde spiegeling aan de coördinaten van de gestratificeerde aselecte steekproef. Dit werd tweemaal herhaald. In totaal is het landbouwperceel driemaal volgens de W-methode bemonsterd. Daardoor is driemaal onafhankelijk bemonsterd conform in-huis- voorschriften van uitvoerend laboratorium Eurofins Agro.. De bemonsteringen zijn door verschillende monsternemers uitgevoerd.. 2.4 Analyses. De analyse op P-CaCl₂- en P-AL-getal zijn uitgevoerd door het geaccrediteerde laboratorium Eurofins Agro conform de door de Meststoffenwet aangewezen of met het ministerie van LNV afgestemde analytische procedures. . 2.5 Databewerking. Om het minimumaantal benodigde steken te berekenen om een mengmonster samen te stellen aan de hand waarvan het perceelgemiddelde P-CaCl2-getal en P-AL-getal kunnen worden bepaald met een gegeven totale fout (som van steekproeffout en laboratoriumfout), is de methode gevolgd die staat beschreven in Brus et al. (1999) en Ehlert et al. (2005). De berekening van de nauwkeurigheid als root mean squared error, RMSE, wordt gegeven in Bijlage 5. De toetsing op verschillen berust op Wilcoxon paired test, ook wel Mann-Whitey test genoemd. Uitspraken berusten op een onbetrouwbaarheidsdrempel (α) van 5% of lager (dan aangegeven).. 24 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. 3 Gestratificeerde aselecte steekproef gebaseerd op de gecombineerde indicator. De gestratificeerde aselecte steekproef staat beschreven in Brus et al. (1999). Het algoritme staat beschreven in Walvoort et al. (2010). Bij deze steekproefmethode wordt een perceel met een computerprogramma opgedeeld in een aantal compacte stukken die even groot zijn. Deze stukken worden geostrata genoemd. Binnen elk geostratum selecteert de computer een willekeurige locatie. Op deze locaties dient een monsternemer steken te nemen van de bovengrond. Om het veldwerk efficiënt te kunnen uitvoeren, heeft de computer de kortste route berekend langs deze locaties. Deze steken worden samengevoegd tot een mengmonster en geanalyseerd in het laboratorium. . In de Staatscourant van 26 juli 2019 (artikel 30) wordt de gecombineerde bodemindicator op basis van het P-AL- en P-CaCl2-getal voorgesteld om in 2021 het fosfaatgebruiksnormenstelsel te ondersteunen. Tot nu toe wordt de fosfaattoestand gerelateerd aan het P-AL-getal (voor grasland) of het Pw-getal (voor bouwland). Het aantal steken om een gegeven precisie te behalen, was toen vastgesteld op basis van de procedure zoals beschreven in Brus et al. (1999) en Ehlert et al. (2005). . De procedure is opgenomen in Bijlage C van de Uitvoeringsregeling Meststoffenwet (URMW). In deze paragraaf herhalen we deze procedure voor het P-AL- en P-CaCl2-getal. . Onderzocht wordt of door toepassing van de gecombineerde indicator het aantal steken wijzigt ten opzichte van de door de Meststoffenwet voorgeschreven aantal steken. In Bijlage C6 van de URMW is het aantal steken onderbouwd door een steekproeffout te voorspellen met een model van de ruimtelijke variatie (semivariogram), waarbij vervolgens de variantie van de laboratoriumfout werd opgeteld.7 De som van de steekproeffout en laboratoriumfout noemen we in deze context de totale fout.. 6 https://wetten.overheid.nl/BWBR0018989/2020-08-01#BijlageC 7 Gerekend is in 2005 met een sferische semivariogram met een nugget (intercept) van 50, een sill (asymptoot) van 100 en. een range van 50 m. Bij de modelvoorspelling van de steekproefvariantie is vervolgens de variantie van de laboratoriumfout opgeteld. Hiervoor is de waarde 2,5 genomen (Brus e.a., 1999b). . Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 25. Figuur 1 Semivariogrammen voor het P-AL-getal voor bouwland (linksboven) en grasland (rechtsboven) en het P-CaCl2-getal voor bouwland (linksonder) en grasland (rechtsonder). Op de y-as staat de semivariantie γ (in dezelfde eenheid in het kwadraat als de betreffende P-parameter) en op de x-as de afstand tussen twee willekeurige locaties in het perceel (in meters). Hoe groter de afstand tussen twee locaties in een perceel, hoe groter de semivariantie en hoe meer de P-parameters van elkaar zullen verschillen, totdat een maximum wordt bereikt. . Figuur 1 geeft een viertal semivariogrammen van bemonsterde landbouwpercelen. Het semivariogram geeft aan in hoeverre waarden op locaties die op een onderlinge afstand, h, van elkaar liggen nog op elkaar lijken. Uit de figuur blijkt dat locaties die dicht bij elkaar liggen (kleine h), P-AL-getal of P- CaCl2-getal-waarden hebben die meer op elkaar lijken (kleinere semivariantie) dan locaties die verder uiteen liggen (grote h en grotere semivariantie). De semivariogrammen zijn onderbouwd door de gegevens van alle 43 percelen samen te voegen (gepooled semivariogram).. Figuur 2 De totale fout (σtot) voor P-AL-getal die bestaat uit twee componenten, te weten de steekproeffout en de laboratoriumfout als functie van het aantal steken voor bouwland (links) en grasland (rechts) voor percelen van verschillende oppervlakten (kleur van de curves).. 26 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. In Figuur 2 staat de totale fout uitgedrukt als functie van het aantal steken voor bouwland (links) en grasland (rechts) voor het P-AL-getal. In Figuur 3 staat de totale fout uitgedrukt als functie van het aantal steken voor bouwland (links) en grasland (rechts) voor het P-CaCl₂-getal. We hebben hierbij dezelfde procedure gevolgd als in Ehlert et al. (2005). Zie ook Bijlage 1 voor een korte samenvatting. De totale fout is hierbij gedefinieerd als de som van steekproeffout en laboratoriumfout. De standaardafwijking van de totale fout is een absolute waarde en uitgedrukt in dezelfde eenheid als de betreffende P-parameter. De curves hebben betrekking op perceelgroottes variërend van 1 tot 50 ha. We zien dat bij het P-CaCl2-getal voor grasland meer steken nodig zijn dan voor bouwland bij eenzelfde totale fout. Dit geldt ook voor P-AL-getal, maar is hier minder contrasterend. Dit wordt mogelijk veroorzaakt door het ontbreken van grondbewerking bij grasland. Ook zien we dat voor grote percelen meer steken nodig zijn, maar dat het aantal steken niet proportioneel toeneemt met de perceelgrootte.. Figuur 3 De totale fout (σtot) voor P-CaCl2-getal die bestaat uit twee componenten, te weten de steekproeffout en de laboratoriumfout als functie van het aantal steken voor bouwland (links) en grasland (rechts) voor percelen van verschillende oppervlakten (kleur van de curves).. De totale fouten zijn verkregen door uit Figuur 2 en Figuur 3. De totale fout σtot af te lezen bij 25 steken voor een perceel van 5 ha voor bouwland en grasland. In deze studie is gekozen voor een totale fout gebaseerd op 25 steken, bij hogere aantallen steken neemt deze fout nauwelijks af bij bouwland, terwijl bij grasland nog sprake is van enige afname; bij lagere aantallen neemt deze fout fors toe. In deze studie komt 5 ha ruwweg overeen met de mediane areaalgrootte. Bij kleinere percelen neemt de totale fout weliswaar af, maar dat heeft weinig effect op het aantal te nemen steken. . De totale fouten zijn: • 2,0 mg P₂O₅/100 g voor P-AL-getal en bouwland • 2,5 mg P₂O₅/100 g voor P-AL-getal en grasland • 0,12 mg P/kg voor P-CaCl2-getal en bouwland • 0,47 mg P/kg voor P-CaCl2-getal en grasland. Tabel 2 geeft het minimale aantal steken dat nodig is om een mengmonster samen te stellen voor het P-AL- en P-CaCl2-getal, zodat de standaardafwijking van de totale fout σtot kleiner is dan een gegeven grenswaarde. De tabel geeft dit aantal steken voor zowel grasland als bouwland en voor verschillende perceelgroottes, gegeven dat er één mengmonster wordt samengesteld en in duplo wordt geanalyseerd.. Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 27. De gemaakte keuzes (areaal van 5 ha en 25 steken) dienen als referentie. Zou een andere keuze gemaakt worden, bijvoorbeeld een areaalgrootte van 3 ha en 25 steken, dan resulteert dit in een kleinere totale fout, en bij grotere arealen in meer steken.. Tabel 2 Minimale aantal benodigde steken om bij genoemde totale fout uit te komen voor het P-AL- en P-CaCl2-getal voor bouwland en grasland, gegeven dat er één mengmonster wordt samengesteld en in duplo wordt geanalyseerd. De standaardafwijking van de totale fout waarop het aantal benodigde steken is gebaseerd, staat onder het kopje vermeld.. P-AL-getal P-CaCl2-getal . Oppervlakte perceel, ha8. Bouwland 2,0 mg P₂O₅/100g. Grasland 2,5 mg P₂O₅/100 g. Bouwland 0,12 mg P/kg. Grasland 0,47 mg P/kg. 1 21 19 21 18. 2 22 21 22 21. 3 23 23 23 23. 4 24 24 24 24. 5 25 25 25 25. 6 26 26 26 26. 7 26 27 26 26. 8 27 27 27 27. 9 27 28 27 28. 10 28 29 28 28. 20 31 33 31 31. 30 34 35 34 32. 40 35 37 36 33. 50 37 38 37 33. Het gebruik van een gecombineerde indicator op grasland vraagt meer steken op grasland; op bouwland kan volstaan worden met minder steken. Echter, doordat wij een referentieperceeloppervlakte hanteren van 5 ha met daarbij een vast aantal steken van 25, verdwijnt dit onderscheid in landgebruik. Bij andere keuzen veranderen de waarden van Tabel 2. Overwogen kan worden om het aantal steken te laten afhangen van het landgebruik dat een hoger aantal steken nodig heeft. Dit is in dit onderzoek grasland.. In het kort In 2005 zijn landbouwpercelen met een lage fosfaattoestand geselecteerd. Bij lage fosfaattoestanden is de meetfout in absolute zin laag. In deze studie zijn percelen met lage en hoge fosfaattoestanden geselecteerd. Daardoor zijn gegevens aanwezig van fosfaattoestanden met hoge waarden, waarbij de meetfout in absolute zin hoger is (Ehlert et al., 2007). Een hogere meetfout leidt tot een hoger aantal te nemen steken.. De huidige resultaten bevestigen de resultaten van het onderzoek in 2005 dat het aantal steken niet evenredig toeneemt met de grootte van het areaal landbouwperceel. Voor een graslandperceel van 10 ha zijn 29 steken nodig, terwijl voor een tweemaal zo groot graslandperceel van 20 ha 33 steken nodig zijn. . 8 De maximale perceelsgrootte is ca. 19 ha. Omdat de semivariogrammen geen duidelijke trend laten zien en we het. semivariogram alleen gebruiken om de gemiddelde semivariantie binnen compacte blokken uit te rekenen, kunnen we ook het aantal steken berekenen voor perceelsgroottes groter dan 19 ha.. 28 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. 4 Herhaalbaarheid, reproduceerbaarheid en nauwkeurigheid van gestratificeerde aselecte steekproef en W-methode. In dit hoofdstuk onderzoeken wij of de gestratificeerde aselecte steekproef en de in-huis-methode van Eurofins Agro, de W-methode, tot een gelijkluidende uitslag komen bij de bepaling van de fosfaattoestand van de bodem bij toepassen van de gecombineerde indicator.. We maken daarbij een onderscheid tussen herhaalbaarheid, reproduceerbaarheid en nauwkeurigheid.. Onder herhaalbaarheid verstaan we:. De mate van overeenstemming tussen de resultaten van opeenvolgende metingen van dezelfde meetgrootheid, die onder identieke meetomstandigheden zijn verricht.. Onder reproduceerbaarheid verstaan we:. De mate van overeenstemming tussen de meetresultaten van dezelfde meetgrootheid, verkregen onder wisselende meetomstandigheden. De wisselende omstandigheden kunnen omvatten: de waarnemer, het meetinstrument, de plaats en de tijd.. Onder nauwkeurigheid verstaan we:. De mate van overeenstemming van een gemeten of bekende waarde met haar daadwerkelijke waarde.9. 4.1 Herhaalbaarheid. 4.1.1 Afleiding van de herhaalbaarheid. De gestratificeerde aselecte steekproef en de W-methode zijn elk drie keer uitgevoerd. Deze gegevens kunnen we gebruiken om de mate van herhaalbaarheid te kwantificeren. De herhaalbaarheid heeft daarmee betrekking op zowel de monsterneming als de laboratoriumanalyses. Als maat voor de herhaalbaarheid gebruiken we de variatiecoëfficiënt. Deze is gedefinieerd als het quotiënt van de standaarddeviatie s en het gemiddelde m:. 𝑐𝑐𝑣𝑣 = 100 𝑠𝑠 𝑚𝑚 . waarin m het gemiddelde is van n bepalingen. De variatiecoëfficiënt is uitgedrukt als een percentage. In ons geval geldt n=3. De optimale waarde van de variatiecoëfficiënt is nul. In dat geval is de analyse perfect herhaalbaar. Echter, doordat percelen ruimtelijke variatie vertonen in P-AL-getal en P-CaCl2- getal en er altijd sprake zal zijn van een laboratoriumfout, zal de variatiecoëfficiënt groter zijn dan nul. . In Figuur 4 en Figuur 5 zijn histogrammen van de variatiecoëfficiënten gegeven voor respectievelijk het P-AL-getal en het P-CaCl2-getal. Elk histogram geeft de variatiecoëfficiënt weer voor de drie herhalingen voor de 43 percelen, opgedeeld naar bemonsteringsmethode en landgebruik. . 9 Conform Everitt en Skrondal (2010).. Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 29. De variatiecoëfficiënten voor P-CaCl2-getal en P-AL-getal zijn van eenzelfde ordegrootte. . Figuur 4 Histogrammen van de variatiecoëfficiënten voor het P-AL-getal voor de gestratificeerde steekproef en de W-methode, opgesplitst naar landgebruik.. Figuur 5 Histogrammen van de variatiecoëfficiënten voor het P-CaCl2-getal voor de gestratificeerde steekproef en de W-methode, opgesplitst naar landgebruik.. 30 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. 4.1.2 Toepassing van herhaalbaarheden van de twee bemonsteringsstrategieën. In de Staatscourant van 26 juli 2019 (artikel 30) zijn tabellen gegeven voor een gecombineerde indicator voor de fosfaattoestand (zie voetnoot10). Deze is gebaseerd op zowel het P-CaCl2-getal als het P-AL-getal en resulteert in kwalitatieve aanduidingen voor de fosfaattoestand: arm, laag, neutraal, ruim en hoog. . Door de drie herhalingen per perceel te classificeren volgens deze tabel kan worden gekeken in hoeverre een herhaling dezelfde klasse oplevert. De resultaten zijn voor de twee bemonsteringsmethoden weergegeven in Figuur 6. We zien dat de klassen meestal identiek zijn voor de drie herhalingen (linker staaf). Echter, in een aantal gevallen zijn er twee klassen (tweede staaf), en in een enkel geval zelfs drie klassen (derde staaf). Dat laatste wil zeggen dat elke herhaling resulteert in een andere fosfaattoestandsklasse. Voor de gestratificeerde methode zijn voor 34 percelen de klassen voor de herhalingen identiek en voor 9 percelen verschillend. Voor de W- methode zijn voor 32 percelen de klassen voor de herhalingen identiek en voor 11 percelen verschillend. . 10 Tabel I. Grasland. Indeling klassen P-. CaCl₂-getal(mg. P/kg). Indeling klassen P-AL-getal (mg P₂O₅/100 g). < 21 21 tot en met . 30. 31 tot en met . 45. 46 tot en met . 55. ˃ 55. < 0,8 arm laag laag neutraal ruim. 0,8 tot en met 1,4 arm laag neutraal ruim ruim. 1,5 tot en met 2,4 laag neutraal ruim ruim hoog. 2,5 tot en met 3,4 neutraal ruim ruim hoog hoog ˃ 3,4 ruim ruim hoog hoog hoog. Tabel II. Bouwland. Indeling klassen P-. CaCl₂-getal (mg. P/kg). Indeling klassen P-AL-getal (mg P₂O₅/100 g). < 21 21 tot en met . 30. 31 tot en met . 45. 46 tot en met . 55. ˃ 55. < 0,8 arm arm arm laag laag. 0,8 tot en met 1,4 arm arm arm laag neutraal. 1,5 tot en met 2,4 arm arm laag neutraal ruim. 2,5 tot en met 3,4 arm laag neutraal ruim hoog ˃ 3,4 laag laag neutraal ruim hoog. Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 31. . Figuur 6 Aantal keer dat de drie herhalingen per perceel uit 1, 2 of 3 klassen bestaan voor zowel de gestratificeerde steekproef (links) als de W-bemonstering (rechts). De kleuren geven de bijdrage van bouwland en grasland weer.. 4.2 Reproduceerbaarheid. De reproduceerbaarheid hebben we inzichtelijk gemaakt door de metingen van het huidige seizoen te vergelijken met die van het vorige seizoen. Naast de variatie in fosfaattoestand binnen het perceel, en de laboratoriumfout, speelt hier ook de variatie veroorzaakt door managementactiviteiten van het afgelopen jaar een rol. Hieronder valt fosfaatbemesting. Welke fosfaatbemesting werd toegediend, is onbekend.. In Figuur 7 en Figuur 8 zijn respectievelijk het P-AL-getal en het P-CaCl2-getal op basis van het selectiecriterium (2.2 Tabel 1 Aangepast) uitgezet tegen die van de herbemonstering (voor deze studie). Omdat het P-CaCl2-getal een intensiteitsparameter is, verwachten we hier enige variatie. Bij capaciteitsparameter P-AL-getal verwachten we minder variatie. Omdat de percelen nog steeds in productie zijn en worden bemest, verwachten we dat het P-AL-getal in het huidige seizoen vergelijkbaar is aan of hoger is dan het P-AL-getal in het vorige seizoen. Met andere woorden, we verwachten de punten rond of boven de rode lijn (1:1-lijn). We zien echter ook flinke afnames in het P-AL-getal, met name bij bouwland. Deze worden mogelijk veroorzaakt door de ruimtelijke en temporele variatie van het P-AL-getal binnen de percelen en dientengevolge een fout in de geschatte fosfaattoestand van het perceel op beide tijdstippen en door de managementpraktijk (bouwplanbemesting).11 . 11 Bij toepassen van bouwplanbemesting wordt de totale fosfaatbemesting van een bouwplan toegediend aan op fosfaat. reagerende gewassen. Dit zijn de hakvruchten. De graangewassen ontvangen dan geen fosfaatbemesting. Het is mogelijk dat in dit onderzoek bouwlandpercelen na de teelt van graan werden bemonsterd in een jaar dat geen fosfaatbemesting werd toegepast.. 32 | Wageningen Environmental Research Rapport 3080. Figuur 7 Vergelijking van het P-AL-getal op basis van het selectiecriterium van Tabel 1 met die verkregen op basis van herbemonstering. De verschillen zijn een maat voor de reproduceerbaarheid.. Figuur 8 Vergelijking van het P-CaCl2-getal op basis van het selectiecriterium van Tabel 1 met die verkregen op basis van herbemonstering. De verschillen zijn een maat voor de reproduceerbaarheid.. 4.3 Nauwkeurigheid. De wortel uit de gemiddelde gekwadrateerde fout (root mean squared error, RMSE) wordt gebruikt als maat voor de nauwkeurigheid. In Bijlage 5 geven we aan hoe de RMSE wordt berekend uit de beschikbare gegevens. . In Figuur 9 is de RMSE voor de W-methode uitgezet tegen die van de gestratificeerde aselecte steekproef. Dit is gedaan voor het P-AL-getal (links) en het P-CaCl2-getal (rechts). Elk punt heeft betrekking op een perceel. Voor punten boven de rode lijn is de RMSE voor de W-methode hoger en voor punten beneden de rode lijn is de RMSE voor de gestratificeerde aselecte steekproef hoger. Hoe kleiner de RMSE, hoe groter de nauwkeurigheid.. We zien dat voor het P-AL-getal een groot deel van de punten boven de rode lijn ligt. Dat wil zeggen dat dan de nauwkeurigheid hoger is voor de gestratificeerde aselecte steekproef. Dit hebben we formeel statistisch getoetst met een eenzijdige, niet-parametrisch gepaarde toets, de Wilcoxon. Wageningen Environmental Research Rapport 3080 | 33. gepaarde waarnemingen toets (Wilcoxon paired test, ook wel Mann-Whitey test genoemd). Daaruit bleek dat de nauwkeurigheid van de gestratificeerde aselecte steekproef voor het P-AL-getal significant (p < 0.001) groter is dan die van de W-methode. Het mediane verschil in RMSE bedraagt 0,87 mg P2O5 /100 g.. Voor de RMSE voor het P-CaCl2-getal konden we met de genoemde toets op grond van de gegevens geen significant hogere nauwkeurigheid voor de gestratificeerde aselecte steekproef aantonen (p = 0,11).. Dit zijn interessante resultaten, mede doordat voor de W-methode twee keer zoveel steken worden genomen als voor de gestratificeerde aselecte steekproef. Zouden we het aantal steken gelijktrekken, dan zouden we grotere verschillen verwachten.. . Figuur 9 De nauwkeurigheid (RMSE) voor de W-methode, uitgezet tegen die van de gestratificeerde aselecte steekproef voor het P-AL-getal (links) en het P-CaCl2-getal (rechts).. 4.4 Ruimtelijke variatie. Bij herbemonstering werd vastgesteld dat de lage fosfaattoestanden hoger waren dan beoogd en hoge fosfaattoestanden lager. De beoogde contrasten in fosfaatklassen konden daarop niet worden aangebracht. Er is daarom overgestapt naar een observationele statistische verwerking van de data.. Deze paragraaf geeft resultaten van bewerking.. Figuur 10 geeft de ruimtelijke variatie van het P-AL-getal weer voor vier percelen. We zien dat waarden binnen een perceel aanzienlijk kunnen verschillen. Bij perceel 9 bijvoorbeeld zien we hogere waarden in het noordwesten dan in het zuiden.. Figuur 11 geeft de ruimtelijke variatie van het P-CaCl2-getal weer voor dezelfde vier pe

No results found